煤炭直接液化技术及其发展趋势

煤炭液化技术[编辑本段] 煤炭液化技术煤炭液化是把固体煤炭通过化学加工过程产品的先进洁净煤技术。

根据不同的加工，使其转化成为液体燃料路线，煤炭液化可分为直接、化工原料和液化和间接液化两大类：一、直接液化直接液化是在高温（400℃以上）、高压（10MPa以上），在催化剂和溶剂作用下使煤的分子进行裂解加氢，直接转化成液体燃料，再进一步加工精制成汽油、柴油等燃料油，又称加氢液化。

１、发展历史煤直接液化技术是由德国人于1913 年发现的，并于二战期间在德国实现了工业化生产。

德国先后有12套煤炭直接液化装置建成投产，到1944年，德国煤炭直接液化工厂的油品生产能力已达到423万吨/年。

二战后，中东地区大量廉价石油的开发，煤炭直接液化工厂失去竞争力并关闭。

70年代初期，由于世界范围内的石油危机，煤炭液化技术又开始活跃起来。

日本、德国、美国等工业发达国家，在原有基础上相继研究开发出一批煤炭直接液化新工艺，其中的大部分研究工作重点是降低反应条件的苛刻度，从而达到降低煤液化油生产成本的目的。

目前世界上有代表性的直接液化工艺是日本的NEDOL 工艺、德国的IGOR工艺和美国的HTI工艺。

这些新直接液化工艺的共同特点是，反应条件与老液化工艺相比大大缓和，压力由40MPa降低至17～30MPa，产油率和油品质量都有较大幅度提高，降低了生产成本。

到目前为止，上述国家均已完成了新工艺技术的处理煤100t/d 级以上大型中间试验，具备了建设大规模液化厂的技术能力。

煤炭直接液化作为曾经工业化的生产技术，在技术上是可行的。

目前国外没有工业化生产厂的主要原因是，在发达国家由于原料煤价格、设备造价和人工费用偏高等导致生产成本偏高，难以与石油竞争。

２、工艺原理煤的分子结构很复杂，一些学者提出了煤的复合结构模型，认为煤的有机质可以设想由以下四个部分复合而成。

第一部分，是以化学共价键结合为主的三维交联的大分子，形成不溶性的刚性网络结构，它的主要前身物来自维管植物中以芳族结构为基础的木质素。

煤直接液化煤直接液化，煤液化方法之一。

将煤在氢气和催化剂作用下通过加氢裂化转变为液体燃料的过程。

因过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。

沿革煤直接液化技术早在19世纪即已开始研究。

1869年，M.贝特洛用碘化氢在温度270℃下与煤作用,得到烃类油和沥青状物质。

1914年德国化学家F.柏吉斯研究氢压下煤的液化，同年与J.比尔维勒共同取得此项试验的专利权。

1926年，德国法本公司研究出高效加氢催化剂，用柏吉斯法建成一座由褐煤高压加氢液化制取液体燃料(汽油、柴油等)的工厂。

第二次世界大战前，德国由煤及低温干馏煤焦油生产液体燃料，1938年已达到年产1.5Mt的水平，第二次世界大战后期,总生产能力达到4Mt；1935年,英国卜内门化学工业公司在英国比灵赫姆也建起一座由煤及煤焦油生产液体燃料的加氢厂，年产150kt。

此外,日本、法国、加拿大及美国也建过一些实验厂。

战后，由于石油价格下降，煤液化产品经济上无法与天然石油竞争，遂相继倒闭，甚至实验装置也都停止试验。

至60年代初，特别是1973年石油大幅度提价后，煤直接液化工作又受到重视，并开发了一批新的加工过程，如美国的溶剂精炼煤法、埃克森供氢溶剂法、氢煤法等。

埃克森供氢溶剂法简称EDS法,为美国埃克森研究和工程公司1976年开发的技术。

原理是借助供氢溶剂的作用，在一定温度和压力下将煤加氢液化成液体燃料。

建有日处理250t煤的半工业试验装置。

其工艺流程主要包括原料混合、加氢液化和产物分离几个部分（图1）。

首先将煤、循环溶剂和供氢溶剂（即加氢后的循环溶剂）制成煤浆，与氢气混合后进入反应器。

反应温度425～450℃，压力10～14MPa,停留时间30～100min。

反应产物经蒸馏分离后，残油一部分作为溶剂直接进入混合器，另一部分在另一个反应器进行催化加氢以提高供氢能力。

溶剂和煤浆分别在两个反应器加氢是EDS法的特点。

在上述条件下,气态烃和油品总产率为50％～70％(对原料煤),其余为釜底残油。

煤炭直接液化技术总结洁净煤技术——直接液化技术一、德国IGOR工艺1981年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进，建成日处理煤200吨的半工业试验装置，操作压力由原来的70兆帕降至30兆帕，反应温度450～480摄氏度；固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法，将难以加氢的沥青烯留在残渣中气化制氢，轻油和中油产率可达50％。

原理图：IGOR直接液化法工艺流程工艺流程：煤与循环溶剂、催化剂、氢气依次进入煤浆预热器和煤浆反应器，反应后的物料进入高温分流器，由高温分流器下部减压阀排出的重质物料经减压闪蒸，分出残渣和闪蒸油，闪蒸油又通过高压泵打入系统，与高温分离器分出的气体及清油一起进入第一固定床反应器，在此进一步加氢后进入分离器。

中温分离器分出的重质油作为循环溶剂，气体和轻质油气进入第二固定床反应器再次加氢，通过低温分离器分离出提质后的轻质油品，气体经循环氢压机压缩后循环使用。

为了使循环气体中的氢气浓度保持在所需的水平，要补充一定数量的新鲜氢气。

液化油经两步催化加氢，已完成提质加工过程。

油中的氮和硫含量可降低到10－5数量级。

此产品经直接蒸馏可得到直馏汽油和柴油，再经重整就可获得高辛烷值汽油。

柴油只需加少量添加剂即可得到合格产品。

与其他煤的直接液化工艺相比，IGOR工艺的煤处理能力最大，煤液化反应器的空速为0. 36～0. 50 t /( m3·h)。

在反应器相同的条件下，IGOR工艺的生产能力可比其他煤液化工艺高出50%～100%。

由于煤液化粗油的提质加工与煤的液化集为一体，IGOR煤液化工艺产出的煤液化油不仅收率高，而且油品质量好。

工艺特点：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串联在一套高压系统中，避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损失，并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的损失量降到最小。

投资可节约20％左右，并提高了能量效率。

石　油　炼　制　与　化　工２０１１年８月　 收稿日期：２０１０－１１－３０；修改稿收到日期：２０１１－０３－２８。

作者简介：韩来喜（１９７０—），煤液化生产中心主任工程师，现从事煤液化生产技术管理工作。

煤直接液化工业示范装置运行情况及前景分析韩　来　喜（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司，鄂尔多斯０１７２０９）摘　要：介绍煤直接液化工艺技术的发展历程及世界首套百万吨级煤直接液化工业示范装置的运行情况，讨论其产业发展前景和产业化需要考虑的问题。

结合该装置的４次开工、停工运行中出现的问题和改造情况，对影响示范装置长周期运行的因素进行分析。

示范装置经过技术改造后连续、稳定运行１　５０１ｈ，表明装置的运行是安全可控的；产品质量对比分析结果表明，煤直接液化产品质量达到国家标准，标志着煤直接液化百万吨级装置工业化取得成功。

关键词：煤直接液化　加氢　液化石油气　石脑油　柴油１　前　言煤直接液化（又称加氢液化）是指将煤磨碎成细粉后，与溶剂油混合制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂存在的条件下，通过加氢裂化使煤中复杂的有机化学结构分子直接转化为清洁的液体燃料和其它化工产品的过程［１］。

１９１３年，德国的柏吉乌斯首先研究了煤的高压加氢，从而为煤的直接液化奠定了基础。

２０世纪３０年代，第一代煤直接液化技术在德国实现工业化，但反应条件较为苛刻（反应温度４６０～４８０℃、反应压力７０ＭＰａ）；到２０世纪７０年代，相继开发了多种第二代煤直接液化工艺，如美国的氢－煤法（Ｈ－ｃｏａｌ）工艺、溶剂精炼煤法（ＳＲＣ－Ⅰ、ＳＲＣ－Ⅱ）工艺、供氢溶剂法（ＥＤＳ）工艺等，这些工艺已完成大型中试；目前正在研究的第三代煤直接液化工艺具有反应条件缓和、油收率高的特点。

典型的几种煤直接液化工艺有德国的ＩＧＯＲ工艺、美国的ＨＴＩ工艺和日本的ＮＥＤＯＬ工艺等。

２０世纪５０年代，我国在中国科学院大连化学物理研究所开展了煤炭液化的试验研究，后由于大庆油田的发现而中断。

煤炭气化技术的发展趋势及应用前景分析煤炭气化技术是将煤炭转化为合成气的一种重要工艺，它具有高效能、低排放、多产物利用等优势。

随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，煤炭气化技术在能源转型和环保领域的应用前景备受关注。

本文将从技术发展趋势和应用前景两个方面进行分析。

一、技术发展趋势1. 高效能化：随着科技的不断进步，煤炭气化技术在高效能方面取得了显著进展。

传统的煤炭气化技术存在能源浪费和低效率的问题，而现代化的气化技术可以实现煤炭的高效转化，提高能源利用率。

例如，采用先进的气化反应器和催化剂，可以提高气化效率，减少能源损耗。

2. 清洁化：环境保护意识的提高促使煤炭气化技术向清洁化方向发展。

传统的煤炭气化过程中会产生大量的二氧化碳、一氧化碳和硫化物等有害气体，对环境造成严重污染。

而现代化的气化技术可以通过气体净化、尾气处理等手段，有效减少有害气体的排放，实现清洁能源的生产。

3. 多产物利用：煤炭气化技术不仅可以生产合成气，还可以获得一系列有价值的副产品。

例如，合成气可以用于制备合成燃料、化学品和氢气等，副产品包括煤焦油、煤炭灰等可以用于生产沥青、水泥等。

多产物利用不仅可以提高资源利用效率，还可以降低煤炭气化过程的成本。

二、应用前景分析1. 能源转型：煤炭气化技术在能源转型中具有重要作用。

传统的煤炭燃烧方式会产生大量的二氧化碳和污染物，对空气质量和环境造成严重影响。

而煤炭气化技术可以将煤炭转化为合成气，通过合成气发电、合成气制热等方式替代传统的煤炭燃烧，实现清洁能源的利用，减少对化石燃料的依赖。

2. 化学工业：煤炭气化技术在化学工业中有广阔的应用前景。

合成气可以用于制备合成燃料、化学品和氢气等，这些产品在能源、化工、交通等领域的需求量巨大。

同时，副产品的多产物利用也为化学工业提供了更多的原料来源，降低了生产成本，促进了化学工业的可持续发展。

3. 煤炭资源利用：煤炭气化技术可以充分利用煤炭资源。

目前，全球煤炭资源储量丰富，但传统的煤炭开采和利用方式存在浪费和环境污染问题。

煤的直接液化概述煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。

煤液化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类，煤的直接液化是煤直接催化加氢转化成液体产物的技术．煤的间接演化是以煤基合成气(CO+H2)为原料，在一定的温度和压力下，定向催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺，包括煤气化制取合成气及其挣化、变换、催化合成以及产品分离和改质加工等过程。

通过煤炭液化，不仅可以生产汽油、柴油、LPG（液化石油气）、喷气燃料，还可以提取BTX（苯、甲苯、二甲苯），也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化台物。

煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化剂，煤中硫在气化和液化过程中转化威H2S再经分解可以得到元素硫产品．本篇专门介绍煤炭直接液化技术早在1913年，德国化学家柏吉乌斯(Bergius)首先研究成功了煤的高压加氢制油技术，并获得了专利，为煤的直接液化奠定了基础。

煤炭直接加氢液化一般是在较高温度(400℃以上)，高压(10MPa以上)，氢气(或CO+H2, CO+H2O)、催化剂和溶剂作用下，将煤的分子进行裂解加氢，直接转化为液体油的加工过程。

煤和石油都是由古代生韧在特定的地质条件下，经过漫长的地质化学滴变而成的。

煤与石油主要都是由C、H、O等元素组成。

煤和石油的根本区别就在于：煤的氢含量和H／C 原子比比石油低，氧含量比石油高I煤的相对分子质量大，有的甚至大干1000．而石油原油的相对分子质量在数十至数百之间，汽油的平均分子量约为110；煤的化学结构复杂，它的基本结构单元是以缩合芳环为主体的带有侧链和官能团的大分子，而石油则为烷烃、环烷烃和芳烃的混合物。

煤还含有相当数量的以细分散组分的形式存在的无机矿物质和吸附水，煤也含有数量不定的杂原子（氧，氮、硫）、碱金属和微量元素。

通过加氢，改变煤的分子结构和H/C原子比，同时脱除杂原子，煤就可以液化变成油。

1927年德国在莱那(Leuna)建立了世界上第一个煤直接液化厂，规模10×l04 t/a。

煤的直接液化与间接液化技术进展郭新乐（合肥学院，化学与材料工程系，安徽合肥230022）摘要：分析了煤液化技术在我国经济发展中的战略性意义，介绍了煤液化技术，包括直接液化技术，间接液化技术，展望了我国煤液化技术的发展方向并提出了建议。

关键词：煤液化技术；直接液化；间接液化Prospect of Direct Coal Liquefaction and Indirect Coal LiquefactionGUO Xin-Le(Department of Chemical and Mater ials Engineering, Hefei University, Anhui Hefei 230022,China)Abstract: This paper introduced the significance of the coal liquefaction technology in the development of economy. The coal liquefaction technology was then reviewed, including direct coal liquefaction and indirect coal liquefaction. Prospects were done, and the development direction of the coal liquefaction technology in China was suggested.Key words: coal liquefaction technology of; direct coal liquefaction; indirect coal liquefaction众所周知石油作为能源储备资源较煤炭少，且分布不均匀，石油供需矛盾日益突出。

我国富煤，贫油这一资源特点，决定了能源发展必然以煤为主，长期以来，煤炭在我国的能源消费结构中一直占70%以上。

煤的液化和气化煤的液化是先进的煤炭转化技术之一, 是以煤为原料制取液体烃类为主要产品的技术。

煤液化分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类.一.煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料，煤直接液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。

典型的煤直接液化技术是在400摄氏度、150个大气压左右将合适的煤催化加氢液化，产出的油品芳烃含量高，硫氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才能达到目前石油产品的等级。

一般情况下，一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油。

煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。

但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有商业化，主要的原因是由于煤种要求特殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，使产品成本偏高。

煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。

裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。

因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。

二.煤间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。

间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等产品。

特点在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害元素以及无机矿物质（燃烧后转化成灰分）均可脱除，硫还可以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品更优质。

编辑本段煤间接液化技术的发展70 年代以后, 德国、美国、日本等主要工业发达国家, 为提高效率、降低生成成本, 相继开发了许多我国煤炭直接液化技术的开发研究为了解决我国石油短缺的问题, 寻求廉价生产人造石油的有效途径, 我国自1980 年重新开展煤炭直接液化技术研究。

在煤炭科学研究总院北京煤化学研究所建成具有先进水平的煤炭直接液化、油品提质加工、催化剂开发和分析检验实验室, 开展了基础和技术研究, 取得了一批科研成果, 培养了一支技术队伍, 为深入进行工艺开发和筹建大型煤炭直接液化生产厂奠定了基础。

煤液化发展史可以分为以下几个阶段：
第一阶段是探索研究阶段（1958-1965年）。

在这一时期，我国煤液化技术处于煤直接液化的探索阶段，先后进行了数百次的试验研究，对煤直接液化基本理论取得了一定的认识，积累了一些实践经验。

第二阶段是停滞阶段（1966-1978年）。

这一时期由于多种原因，我国煤液化技术研究工作基本停滞。

第三阶段是恢复研究与扩大试验阶段（1979-2005年）。

这一时期我国在煤液化技术方面取得了长足进步，政府和企业对煤液化技术重视程度提高，相继建成了数套小试装置和工业中间试验装置，初步掌握了煤直接液化技术，启动了自主开发催化剂的研制工作。

在此期间，虽然也进行了一些间接液化的研究工作，但总体上讲这一阶段仍属于煤直接液化的探索和试验阶段。

第四阶段是自主知识产权催化剂的研制成功及示范厂建设阶段（2006年-现在）。

在这一时期，我国煤液化技术取得了重大突破，成功研制出具有自主知识产权的催化剂，这标志着我国煤液化技术的快速发展。

接着又进一步建成万吨级工业示范厂，从而使得我国煤液化技术得到了大规模的应用和发展。

另外，根据中国石油和化学工业协会关于煤炭间接液化纪念的文章《梦想成真——煤炭间接液化发展历程回顾与展望》，文章中把我国从日本引进中试装置到自主催化剂研制成功及示范厂建设划为第二期阶段。

同时，煤直接液化技术的发展也得到了重视和推广，其发展历程也在逐步推进中。

总之，煤液化发展史是一个不断探索、试验、创新和应用的过程，经过多年的努力，我国已经形成了较为完善的煤液化技术体系，并在实践中不断取得突破和进展。